Combinar bomba de calor aire-agua con estufa de leña con circulación de agua

Hola a todos,

actualmente estamos planificando una casa unifamiliar de construcción masiva KFW55.
Dos plantas completas, parcialmente sótano, sin sótano son aproximadamente 230 m² de espacio habitable, 5 personas.
La ubicación es el sur de Alemania a 550 m sobre el nivel del mar. La planificación de la estructura está fija, la estructura y el techo a dos aguas ya están adjudicados. El inicio de la construcción es en la semana 22/2020.
También ya he adjudicado una instalación fotovoltaica de 23 kWp en el techo delantera trasero de la casa y techo del garaje orientación S/O.
El almacenamiento de electricidad actualmente no es una opción por falta de rentabilidad.
La carga térmica según cálculo es de aproximadamente 5,5 kW a -15°C AT.

Ahora llega la planificación de la calefacción:
Estado actual:

[*]Calefacción por suelo radiante en todas las habitaciones excepto despensa y cuarto de almacenamiento/técnico en el sótano.
[*]Sistema central de ventilación combinado con bomba de calor aire-agua. Bomba de calor aire-agua instalada en el sótano.
[*]Una chimenea de agua de la marca Hoxter con combustión en un cuarto separado, es decir, sin madera/suciedad en la sala de estar. Aún tengo almacenados 30 m³ de haya gratis.
[*]Debido a la alta capacidad de la instalación fotovoltaica y además la chimenea, no veo sentido en un colector de zanja en anillo.
[*]Un acumulador de 800L puede colocarse en el sótano casi directamente debajo del Hoxter. La distancia a la bomba de calor aire-agua es también de solo unos 2,5 m.

Ahora tengo la primera oferta para un/a Stiebel Eltron LWZ 8 cs Premium.
¿Estoy en lo correcto al suponer que con los parámetros indicados también es suficiente el modelo lwz 5 cs?

¿Cómo integro la chimenea Hoxter de la mejor manera en el sistema de calefacción?

Como profano veo actualmente dos opciones:
Opción 1
Un acumulador de 800L solo para el funcionamiento de calefacción sin agua sanitaria.
El agua sanitaria se genera a través de la bomba de calor aire-agua con luz del día, la bomba de calor aire-agua funciona en modo normal sólo durante el día y almacena en el suelo radiante, por la tarde a partir de las 16 h la chimenea Hoxter está encendida.
El circuito de calefacción debería cambiar a acumulador desde el circuito de la chimenea o de la bomba de calor cuando se alcanza una temperatura X.

Opción 2
La bomba de calor aire-agua siempre trabaja en el acumulador con una temperatura máxima de impulsión de quizás 40°C. Si esta es superada por el funcionamiento de la chimenea, la bomba de calor se apaga. Además, la programación de la bomba de calor solo durante el día.
Está claro para mí que la combinación de bomba de calor aire-agua con acumulador es subóptima. Pero una chimenea sin conducción de agua también es absurdo, porque se sobrecalienta rápido.

Mi actual ofertante está casi inalcanzable para evaluación técnica ya que está muy ocupado, por lo que aún no tengo información real sobre la integración de la chimenea.
¿Qué sugieren ustedes?
¿Qué otro fabricante de bomba de calor aire-agua considerarían bajo esta configuración?

Muchas gracias
Gaucho

Hacer que una bomba de calor trabaje en un acumulador de [800l] es ineficiente. Por lo tanto, la solución 2 queda descartada. La solución 1 implicaría demasiada tecnología de control para mí... Mi opinión es o una cosa o la otra. Combinar un sistema de baja temperatura con un sistema de alta temperatura es exigente en términos de tecnología de control y generalmente reduce la eficiencia de la bomba de calor.

Hola,

vaya. ¿Por dónde empezar…?

debido a la alta capacidad de la instalación fotovoltaica y además la estufa, no veo sentido en un colector de zanjas en anillo

1. Un colector de zanjas en anillo no es esencialmente más caro que una bomba de calor aire-agua si está bien planificado y ejecutado. A cambio, se obtiene una mayor eficiencia al final, sin problemas de ruido (y vecinos), la posibilidad de enfriamiento pasivo barato y una vida útil más larga del generador de calor debido a su instalación interior y modo de operación más amable. Solo la mayor comodidad de uso ya valdría la pena gastar un poco más para no preocuparse de cuándo se escarcha el ventilador en condiciones climáticas adversas. Ah, la instalación fotovoltaica casi no produce nada en invierno porque la mayor parte de la electricidad ya se consume para la demanda de Hamburgo.
Aunque tengo una muy buena bomba de calor aire-agua (no Stiebel) y una gran instalación fotovoltaica (22kWp), siempre preferiría una bomba de calor geotérmica con colector de zanjas en anillo. Ah, también hay una estufa.

Casa unifamiliar con construcción masiva KFW55. Dos plantas completas, parcialmente sótano, sin sótano son unos 230m² de espacio habitable, 5 personas.

Eso clama por activación de masa térmica de hormigón en los techos. En la fase actual no hay ningún problema. Obtienes mucho beneficio por poco dinero:
- mayor comodidad gracias al calor radiante desde el techo
- la refrigeración con bomba de calor funciona mucho mejor. Enfriar con calefacción por suelo radiante es menos agradable y no funciona tan bien.
- mayor eficiencia de la bomba de calor gracias a temperaturas de impulsión reducidas

Dos plantas completas, parcialmente sótano, sin sótano son unos 230m² de espacio habitable, 5 personas. [...]La carga térmica según cálculo es de alrededor de 5,5 kW a -15°C de temperatura exterior[...]¿Estoy en lo correcto al suponer que bajo los parámetros mencionados la LWZ 5 cs también sería suficiente?

Eso me parece irreal. En mi KfW40 con 240m², las personas y una temperatura exterior de -14°C, la carga térmica es de casi 7kW. Por eso, en tu lugar optaría por una bomba de calor modulante con un poco más de potencia. Con esta reserva de potencia puedes aprovechar mejor los excedentes fotovoltaicos durante el día, si es que los hay, y la bomba de calor funcionará menos durante la noche. En el caso de una bomba de calor aire-agua también puedes aprovechar mejor las temperaturas diurnas más altas y evitar parcialmente el funcionamiento ineficiente nocturno.

Sistema de ventilación central combinado con la bomba de calor aire-agua. Bomba de calor aire-agua instalada en el sótano.

Si buscas un poco en Google, verás que una calefacción así es más bien una calefacción eléctrica directa y es posiblemente lo menos eficiente que puedes instalar.

Opción 1
Un acumulador de 800L solo para calefacción sin agua sanitaria.
El agua sanitaria se genera con la bomba de calor aire-agua durante el día, la bomba de calor aire-agua solo funciona en modo automático durante el día y almacena en el suelo radiante, a partir de las 16 horas enciende la estufa Hoxter.
El circuito de calefacción debería cambiar a almacenamiento en el acumulador cuando se alcance una temperatura X en el circuito de la estufa o el acumulador de la bomba de calor aire-agua.

Opción 2
La bomba de calor aire-agua siempre trabaja en el acumulador con una temperatura máxima de impulsión de tal vez 40°C. Si esta es superada por la operación de la estufa, la bomba de calor se apaga. Además, la programación de la bomba de calor aire-agua solo durante el día.
Sé que la combinación de bomba de calor aire-agua con acumulador es subóptima. Pero una estufa sin circuito de agua tampoco tiene sentido, porque de lo contrario se sobrecalienta rápidamente.

Las opciones descritas son casi el peor caso para la eficiencia de una bomba de calor y especialmente de una bomba de calor aire-agua.
1. En lugar de una estufa con circuito de agua, puedes usar una estufa de masa o estufa pequeña sin agua. Así evitas prácticamente todos los problemas que puedes tener con una estufa con circuito de agua (en combinación con bomba de calor) sin perder las ventajas. Además, una estufa de masa también funciona sin electricidad, a diferencia del intercambiador de agua, y no necesitas ese acumulador de calefacción tan poco eficiente.
2. Si aún así quieres instalar una estufa con circuito de agua, la bomba de calor puede integrarse hidráulicamente para alimentar directamente los circuitos de calefacción sin acumulador y funcionar de manera eficiente. Operar con temperatura de impulsión de 40°C en el acumulador probablemente anulará todos los ahorros, si es que hay alguno, que pudieras obtener con la calefacción de leña.
3. La calefacción con madera no es barata. Calcula cuánto cuesta una kWh de calor con el precio de tu leña. El rendimiento de la estufa quizás sea alrededor del 70%. Como factor de bienestar, la calefacción con madera está bien. Pero con eso no ahorrarás. Más bien gastarás.

¿Qué otro fabricante de bombas de calor aire-agua considerarían ustedes bajo esta configuración?

Si acaso una bomba de calor aire-agua, entonces una que alcance un coeficiente de rendimiento estacional (SCOP) mayor a 4,5. Me vienen a la mente Nibe F2120 e IDM. Busca en Google "calculadora de SCOP". Pero eso solo es posible con temperaturas de impulsión menores a 35°C. En obra nueva con activación de masa térmica se puede lograr con facilidad menos de 30°C de temperatura de impulsión. También obtienes la subvención BAFA que debería cubrir los costos adicionales. Además, una bomba de calor geotérmica es más económica que una bomba de calor aire-agua comparable.
Sin embargo, nunca entenderé a las personas que instalan una bomba de calor aire-agua aunque hubiera sido posible una geotérmica por casi el mismo costo. Y eso que yo soy propietario satisfecho de una bomba de calor aire-agua.

Saludos Nika

Gracias por las respuestas rápidas.

Sobre el colector de zanja en anillo vs. bomba de calor aire-agua: la Stiebel ofrecida no tiene un intercambiador de calor externo. En mi opinión, ahí no puede formarse hielo.
La instalación fotovoltaica tiene en nuestra ubicación un rendimiento pronosticado para el mes de enero de 24 kWh por día. Según registros propios de los valores reales, necesitamos alrededor de 14-16 kWh de electricidad doméstica por día en enero, por lo que 10-12 kWh durante el día. Por lo tanto, deberían quedar al menos 12 kWh libres para el funcionamiento de la calefacción/agua caliente sanitaria y la ventilación.

Sobre la calefacción por techo: el techo del piso superior hacia el espacio frío del ático es un techo de vigas de madera, con vigas vistas en parte. No queremos instalar dos sistemas ahí, es decir, la calefacción por suelo radiante está fija.
Ahora tengo madera gratis, por lo que no es un factor.
Un buen acumulador o horno básico cuesta más de 20 mil. Y conozco gente que lo tiene y más bien desaconseja, porque aun así se sobrecalienta, especialmente cuando entra el sol durante el día. Nuestra casa también tiene grandes superficies de ventanas.

Stiebel anuncia esta bomba de calor aire-agua con “puede combinarse con energía solar térmica” Debería escribirles para saber cómo funcionaría la integración hidráulica. O tal vez eso solo se refiere al funcionamiento en verano. ups:

Lo que voy a mirar es el colector de zanja en anillo y la opción de bomba de calor directamente en el circuito de calefacción y acumulador paralelo.
Veo una gran ventaja en mi solución, entre otras cosas, en que si hace mucho frío, caliento completamente con madera.

La instalación fotovoltaica tiene en nuestro emplazamiento un rendimiento previsto en el mes de enero de 24 kWh por día. Según nuestros propios registros de los valores reales, necesitamos alrededor de 16 kWh de electricidad doméstica por día en enero. Por lo tanto, deberían quedar aproximadamente 8 kWh libres para calefacción y ventilación.

No deberías confundir el valor promedio con los valores reales. ¿De qué te sirve la producción si la mayor parte se genera en 5-10 días de enero y en los días restantes ni siquiera alcanza para la vivienda? Mi producción en este enero fue de 470 kWh. La mayor parte de ello en 7 días. Además, enero es todavía bastante bueno. Interesante es diciembre. Si dimensionas tu bomba de calor demasiado justo, entonces tendrá que funcionar por la noche sin electricidad fotovoltaica.

Además, los valores reales probablemente se refieran a vuestro consumo actual (¿en el apartamento?). En la casa también tendréis la ventilación controlada de la vivienda, bombas de calefacción, etc. adicionales. Eso significa que el consumo aumentará incluso sin la bomba de calor.

Para que puedas estimar aproximadamente hasta qué punto la fotovoltaica cubrirá la demanda de tu bomba de calor... Con mi instalación fotovoltaica de 22 kWp pude cubrir la demanda térmica de una casa KfW40+ de 240 m² con un índice real de rendimiento anual = 4,5 de la siguiente manera:
Nov: 33%
Dic: 28%
Ene: 28%
Feb: 46%
Mar: 66%
La asignación de los rendimientos fotovoltaicos a la bomba de calor o bien a Hamburgo se realizó proporcionalmente a la demanda. Eso significa que, si asignas correctamente solo los restos a la bomba de calor, la cobertura es claramente peor. En tu caso no será muy diferente. Quizá incluso algo peor debido a la mayor demanda térmica de KfW55. Si implementas tu concepto hidráulico como se sugirió, será todavía peor. Por eso la bomba de calor debe funcionar sin acumulador, de lo contrario reducirías claramente tu índice de rendimiento anual por debajo de 3,7 en la práctica.

Sobre calefacción por techo: El techo del piso superior hacia el espacio frío del desván es un techo de vigas de madera con vigas vistas en parte. No queremos instalar dos sistemas, es decir, la calefacción por suelo radiante está decidida.

Esa no era la idea. La calefacción por techo debería ser adicional y no en lugar de la calefacción por suelo radiante. En techo de vigas de madera tampoco es posible la calefacción por techo. Una calefacción adicional por techo es más bien una cuestión de hasta qué punto quieres mejorar la eficiencia de la bomba de calor y si quieres también refrigerar eficientemente. Independientemente de la calefacción por techo, yo preferiría un techo macizo, si es posible.

Un buen acumulador o estufa base cuesta más de 20k. Y conozco gente que tienen uno y más bien lo desaconsejan, porque se sobrecalienta, especialmente cuando durante el día entra el sol. Nuestra casa también tiene grandes ventanales.

Compara la potencia del aire de una estufa acumuladora (alrededor de 2 kW) con la del horno hidráulico seleccionado. Pero no quiero disuadirte de tu estufa hidráulica. Cada uno puede dedicarse a su hobby

Stiebel promociona esta bomba de calor aire-agua con "puede combinarse con solar térmica". Debería escribirles para preguntar cómo funcionaría la integración hidráulica. O tal vez eso solo se refiere a la operación en verano. ups:

De Stiebel prefiero no decir nada. Solo tanto: no conozco a nadie que tenga una calefacción eficiente con eso. Pero al menos la lwz 5 cs premium alcanza un buen índice de rendimiento anual en cálculo. Sería interesante saber si Stiebel está abierto a otros fabricantes. Me alegraría recibir informes. Como la versión normal no está listada en el calculador de índice de rendimiento anual, deberías tomar la versión premium para el BAFA, si es que existe una versión normal.

Saludos, Nika

Stiebel promociona esta bomba de calor aire-agua con "puede combinarse con solar térmica"... Debería escribirles para preguntar cómo funcionaría la integración hidráulica. O quizás solo se refiera al funcionamiento en verano.

Ay madre... Acabo de revisar la documentación de la lwz 5/8cs premium... Te tengo que advertir de inmediato. Como el calor se extrae del aire de escape, con temperaturas bajas se debe aumentar el caudal de aire, lo que hace que la humedad del aire caiga a valores insoportablemente bajos, debido a las pérdidas por ventilación hay una mayor carga térmica que además debe ser cubierta por una mayor temperatura de impulsión, lo que reduce aún más la eficiencia de la bomba de calor. Aquí hay un hilo paralelo en el que los usuarios están desesperados porque el aire está demasiado seco. Y si buscas un poco en Google, entenderás rápido por qué estos sistemas solo son criticados por usuarios experimentados de bombas de calor como calefacción eléctrica directa. Las consultas más desesperadas de propietarios de bombas de calor provienen exactamente de este tipo de sistemas.

Al principio pensé que era una bomba de calor de aire interior normal, pero no es así. Así que, por favor, por favor, por favor, no te lo hagas y busca una alternativa. El coeficiente de rendimiento anual calculado para estas bombas de calor está aún más alejado de la realidad que los consumos de combustible calculados en los coches.

Saludos, Nika